AARHUS UNIVERSITET Danske kilder til sodpartikler Sodpartikler og klimaeffekter 15. november 211, Fællessalen i Folketinget Morten Winther Institut for Miljøvidenskab Aarhus Universitet
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Disposition Baggrund Miljømæssig problemstilling Opgørelsen Aktivitetsdata (brændselsforbrug) Stationære kilder Mobile kilder Emissionsfaktorer Stationære kilder Mobile kilder Beregningsmetode Resultater Konklusion Videre arbejde med BC
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Baggrund miljømæssig problemstilling Black Carbon (BC) også benævnt som sod er den lysabsorberende del af partikelmassen udsendt ved forbrænding BC er en drivhuskomponent pga. dens evne til at absorbere tilbagestråling af lys over reflektive overflader, og pga. dens sværtningseffekt ved afsætning på sne og is BC er en kortlivet drivhuskomponent pga. dens relativt korte opholdstid i atmosfæren. Fra et drivhus synspunkt er der derfor en stor gevinst ved at reducere BC emissionen
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Baggrund - opgørelsen Opgørelsen dækker BC emissionen for alle forbrændingsrelaterede kilder i Danmark Opgørelsen dækker perioden 199-23; 199-28 er de historiske år, 29+ dækker prognoseperioden Opgørelsen kobler aktivitetsdata og emissionsfaktorer, og opdeles i hovedsektorer og teknologitrin Grundlaget for BC opgørelsen er en detaljeret opgørelse af den samlede partikelmasse (TSP), hvortil der kobles BC % andele af TSP
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Baggrund - opgørelsen Opgørelsen er lavet i 21 som en del af projektet BC emissionen fra danske kilder, støttet af Miljøstyrelsens DANCEA program BC resultaterne var et af de danske input til arbejdet i AMAP (Arctic Monitoring and Assessment programme) i Arktisk Råd Projektet omfattede også BC emissionerne fra Grønland og Færøerne
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Brændselsforbrug (PJ) stationære kilder Energiforbrug - anlæg i husholdninger Energiforbrug - øvrige stationære anlæg PJ 12 1 8 6 4 PJ 7 6 5 4 3 2 2 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 1 199 1993 1996 1999 22 25 28 211 214 217 22 223 226 229 Træ Halm Olie Naturgas Total Biogas Kul Tung olie Gas olie Naturgas Orimulsion Petroleumskoks Halm Affald Træ Total Data fra Energistyrelsen; historisk og prognose Husholdninger: Brændeovne, private fyr (olie/naturgas/halm), pejse Træforbruget udgør nu ca. halvdelen. Andelen forventes at stige i fremtiden, når forbruget af olie og naturgas falder Store anlæg: Kraftværker, kraftvarmeværker, fjernvarmeværker og raffinaderier Små anlæg indenfor handel og service, fremstillingsvirksomheder
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Træforbrug i husholdninger Træforbrug - private husholdninger 4 Figuren viser træforbruget (PJ) fordelt på anlæg/teknologitrin; moderne anlæg tager større og større andele Data for det totale træforbrug kommer fra Energistyrelsen; historisk og prognose Markant stigning i træforbruget fra 1999 til 27 (> 2 %). Prisstigning for andre brændsler, og brændeovne er blevet mere populære Teknologifordelingen er undersøgt af Illerup et al. (27), tidligere DMU PJ 35 3 25 2 15 1 5 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 Brændeovn (<199) Brændeovn (199-25) Brændeovn (>25) Svanemærket brændeovn Pejse Fyr m. akk. tank (<198) Fyr u. akk. tank (<198) Fyr m. akk. tank (>198) Fyr u. akk. tank (>198) Pillefyr
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 PJ 6 55 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Energiforbrug - diesel personbiler 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 PJ 25 2 15 1 5 Energiforbrug - diesel varebiler 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 Vejtrafikkens dieselforbrug fordelt på Euronormer; Gamle normer fases ud og erstattes af nyere PJ Conv. Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5 Euro 6 Energiforbrug - lastbiler 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 PJ Conv. Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5 Euro 6 Energiforbrug - busser 9 8 7 6 5 4 3 2 1 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 Conv. Euro I Euro II Euro III Euro IV Euro V Euro VI Conv. Euro I Euro II Euro III Euro IV Euro V Euro VI Dieselforbruget er teknologiopdelt ud fra 1) bestand/trafik data fra DTU Transport, 2) køretøjsspecifikke fuelfaktorer (COPERT IV), og 3) energidata fra Energistyrelsen De senere års stigning i antal dieselpersonbiler er meget tydelig; den forventes at fortsætte i fremtiden
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 25 Dieselforbrug - Landbrug mobile kilder Diesel forbrug - andre mobile kilder 2 15 25 PJ 1 2 5 PJ 15 1 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 <1981 1981-199 1991-Stage I Stage I Stage II Stage IIIA Stage IIIB Stage IV 5 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 Industri Jernbane Nat. søfart Land/skov Fiskeri Militær PJ 16 14 12 1 8 6 4 Dieselforbrug - Industri mobile kilder Figuren viser dieselforbruget for andre mobile kilder Energistyrelsen data direkte: Jernbane, militær, fiskeri Non road maskiner og søfart: Bottom-up beregning 2 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 <1981 1981-199 1991-Stage I Stage I Stage II Stage IIIA Stage IIIB Stage IV Trin IIIB-IV motorer (filterkrav) har større energiandele for landbrug end for industri
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Emissionsfaktorer Husholdninger (træ) og andre stationære kilder TSP: DK emissionsopgørelse (forskellige ref.) BC: Den europæiske GAINS model (Kupiainen og Klimont, 24;27) Vejtrafik TSP: Den europæiske COPERT IV model (EMEP/EEA, 29) BC: COPERT IV (udstødning)/gains (slidrelateret) Andre mobile kilder TSP: DK emissionsopgørelse (forskellige ref.) BC: Jernbane, non road, militær; vejtrafik analogier BC: Søfart (røgfanemålinger; Lack et al. (29)) BC: Luftfart (GAINS)
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Beregningsmetode Emission = (Energiforbrug) x (TSP Emissionsfaktor) x (BC % af TSP) Beregningerne lagdeles efter: Sektor/undersektor Fuel type Teknologitrin (f.eks. Svanemærket ovn, eller Euro VI lastbil) Opgørelsesår
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Resultater BC emissioner 28 Andre mobile 15% Vej (slidrelateret) 2% Vej (udstødning) 19% Husholdninger 62% Andre stationære 2% Forbrænding i husholdninger er den største kilde i Danmark: BC andelen var 62 % i 28 Afbrænding af træ i husholdninger udgør alene 59 % af den samlede danske emission
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 BC emissioner 5 Tons 45 4 35 3 25 2 15 1 5 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 Husholdninger Andre stationære Vej (udstødning) Vej (slidrelateret) Andre mobile Den totale BC emission (ikke vist) forventes at falde med 28 % fra 199 til 23 Husholdninger: Den beregnede BC emission stiger med 98 % fra 1999-27; BC emissionen forventes at falde med 63 % fra 27-23 Andre kilder 199-23: Vej udstødning -97 %; Andre mobile -87 %; Andre stat. +9%;Vej slidrel. +68%
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 BC emissioner - træ i husholdninger Tons 5 45 4 35 3 25 2 15 PJ 4 35 3 25 2 15 Træforbrug - private husholdninger 1 5 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 Brændeovn (<199) Brændeovn (199-25) Brændeovn (>25) Svanemærket ovn Pejse Fyr m. akk. tank (<198) Fyr u. akk. tank (<198) Fyr m. akk. tank (>198) Fyr u. akk. tank (>198) Pillefyr 1 5 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 Brændeovn (<199) Brændeovn (199-25) Brændeovn (>25) Svanemærket brændeovn Pejse Fyr m. akk. tank (<198) Fyr u. akk. tank (<198) Fyr m. akk. tank (>198) Fyr u. akk. tank (>198) Pillefyr BC emissionen stiger med 128 % fra 1999-27. Herefter falder emissionen med 63 % frem til 23 pga. forbedret teknologi (Miljøministeriets bekendtgørelse nr. 1432 + Svanemærkeordning) Kravene til svanemærkede ovne er skrappere end bekendtgørelsen (1 vs. 4 g/kg træ). Svanemærkekravet revurderes hvert tredje år Hvis filtre på et tidspunkt bliver udviklet, kan meget store emissionsbesparelser opnås
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Diesel biler BC% af TSP Euro 1: 7% Euro 2: 8% Euro 3: 85% Euro 4: 87% Euro 5: 1% Euro 6: 1% Tons TSP emissioner - diesel personbiler 8 7 6 5 4 3 2 1 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 Tons BC emissioner - diesel personbiler 6 5 4 3 2 1 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 Conv. Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5 Euro 6 Conv. Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5 Euro 6 Euro 5 og 6 dieselbiler (og varebiler), skal være udstyret med filtre for at overholde EU s emissionslovgivning Filtre fjerner sod (BC) meget effektivt Den vægtede BC andel af TSP falder fra 82 % i 28 til 14 % i 23
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Lastbiler BC% af TSP Euro I: 65% Euro II: 65% Euro III: 7% Euro IV: 75% Euro V: 75% Euro VI: 15% Tons TSP emissioner - lastbiler 13 12 11 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 Tons BC emissioner - lastbiler 7 6 5 4 3 2 1 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 Conv. Euro I Euro II Euro III Euro IV Euro V Euro VI Conv. Euro I Euro II Euro III Euro IV Euro V Euro VI Euro VI lastbiler (og busser) skal have filtre for at overholde EU lovgivningen Filtre fjerner sod (BC) meget effektivt Den vægtede BC andel af TSP falder fra 67 % i 28 til 18 % i 23
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Tons 5 4 3 2 1 BC emissioner - Landbrug mobile kilder PJ 25 2 15 1 5 Dieselforbrug - Landbrug mobile kilder 28 21 212 214 216 218 22 222 224 226 228 <1981 1981-199 1991-Stage I Stage I Stage II Stage IIIA Stage IIIB Stage IV 23 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 <1981 1981-199 1991-Stage I Stage I Stage II Stage IIIA Stage IIIB Stage IV 5 BC emissioner - Industri mobile kilder 16 14 Dieselforbrug - Industri mobile kilder 4 12 Tons 3 2 PJ 1 8 6 4 1 2 28 21 212 214 216 218 22 222 224 226 228 <1981 1981-199 1991-Stage I Stage I Stage II Stage IIIA Stage IIIB Stage IV 23 199 1995 2 25 21 215 22 225 23 <1981 1981-199 1991-Stage I Stage I Stage II Stage IIIA Stage IIIB Stage IV Landbrug: Mange Trin IIIB-IV motorer (filterkrav); meget store BC reduktioner Industri: Mange motorer < 37 kw (intet filterkrav) mere moderate BC (og TSP) emissionsfald
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Konklusion Den totale BC emission falder med 28 % fra 199 til 23 Forbrænding af træ udgør 59 % af BC emissionen i 28 BC emissionen fra træ stiger med 128 % fra 1999-27. Herefter falder emissionen med 63 % frem til 23 pga. forbedret teknologi
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Konklusion Store BC emissionsreduktioner for vejtrafik (97 %) og andre mobile kilder (87 %) beregnes i perioden pga. gradvist skærpede emissionskrav Filtre reducerer BC særdeles effektivt
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Konklusion For brændeovne ville introduktion af effektive filtre kunne give yderligere store emissionsbesparelser
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Videre arbejde med BC opgørelser Rapportering af nationale BC emissioner kan på sigt forventes inkluderet i UNECE konventionen for langtransporteret luftforurening (UNECE CLRTAP) Årlig beregning af BC emissioner for Danmark BC prognoseestimater hvert femte år
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Videre arbejde med BC opgørelser Projektansøgning Emissioner fra skibe i det arktiske område er indsendt til Miljøstyrelsen (DANCEA program Miljøstøtte til Arktis) Miljømæssig problemstilling: Skibenes emissioner udledes i nærområdet og i lav højde. Dermed bliver depositionen relativ stor fra en ellers begrænset emissionstotal
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Videre arbejde med BC opgørelser I projektet benyttes satellitbaserede AIS (Automatic Information System) data fra skibes bevægelser (leveret af Farvandsvæsenet) Projektet videreudvikler en eksisterende AIS model, hvor emissioner blev beregnet for havområdet omkring Danmark i Miljøprojekt 137 (29) Skibsfartens bidrag til luftforurening i Danmark Modellen beregner skibenes sejlhastighed og koordinater som input til emissionsberegningerne Resultaterne vil gøre det muligt at beregne spredning og deposition af emissioner fra skibene; nutid såvel som prognoseår
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Tak for Jeres opmærksomhed!
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 TSP emissioner - Landbrug mobile kilder TSP emissioner - Industri mobile kilder 9 9 8 8 Tons 7 6 5 4 3 2 1 Tons 7 6 5 4 3 2 1 28 21 212 214 216 218 22 222 224 226 <1981 1981-199 1991-Stage I Stage I Stage II Stage IIIA Stage IIIB Stage IV 228 23 28 21 212 214 216 218 22 222 <1981 1981-199 1991-Stage I Stage I Stage II Stage IIIA Stage IIIB Stage IV 224 226 228 23 5 BC emissioner - Landbrug mobile kilder 5 BC emissioner - Industri mobile kilder 4 4 Tons 3 2 Tons 3 2 1 1 28 21 212 214 216 218 22 222 224 226 228 23 28 21 212 214 216 218 22 222 224 226 228 23 <1981 1981-199 1991-Stage I Stage I Stage II Stage IIIA Stage IIIB Stage IV <1981 1981-199 1991-Stage I Stage I Stage II Stage IIIA Stage IIIB Stage IV Landbrug: Trin IIIB-IV motorer har filtre; markante TSP reduktioner og endnu større BC reduktioner Industri: Intet filterkrav for motorer < 37 kw mere moderate TSP og BC emissionsfald
AARHUS UNIVERSITET Morten Winther 15. november 211 Beregningsmetode: Forbrænding E i, j, k, f, y = FC j, k, f, y EFi, j, k, f, y E = emission (tons) FC = brændselsforbrug (PJ) EF = emissionsfaktor (g GJ -1 ) i = emissionskomponent, j = mobil/stationær kategori k = teknologi, f = fueltype, y = opgørelsesår Beregningsmetode: Slidrelateret (dæk/bremser/vejslid) E = emission (tons) M = total trafikarbejde (1 9 km) EF = emissionsfaktor (mg km -1 ) i = emissionskomponent, j = køretøjstype k = slidtype, y = opgørelsesår E i, j, k, y = M j, y EFi, j, k, y